SiC Epitaxial ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်၏အခြေခံနိဒါန်း

Epitaxial အလွှာသည် Ep·itaxial ဖြစ်စဉ်ဖြင့် wafer ပေါ်တွင် ပေါက်ရောက်သော သီးခြား crystal film တစ်ခုဖြစ်ပြီး substrate wafer နှင့် epitaxial film ကို epitaxial wafer ဟုခေါ်သည်။ လျှပ်ကူးဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာပေါ်ရှိ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial အလွှာကို ကြီးထွားစေခြင်းဖြင့်၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်သားတည်းဖြစ်တည်နေသော epitaxial wafer ကို Schottky diodes၊ MOSFETs၊ IGBTs နှင့် အခြားသော ပါဝါကိရိယာများဖြစ်သည့် 4H-SiC အလွှာတွင် အသုံးအများဆုံးဖြစ်သည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပါဝါကိရိယာနှင့် သမားရိုးကျ ဆီလီကွန်ပါဝါကိရိယာ၏ မတူညီသောထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့်၊ ၎င်းကို ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းပေါ်တွင် တိုက်ရိုက်ထုတ်လုပ်၍မရပါ။ နောက်ထပ် အရည်အသွေးမြင့် epitaxial ပစ္စည်းများကို conductive single crystal substrate တွင် စိုက်ပျိုးရမည်ဖြစ်ပြီး အမျိုးမျိုးသော စက်များကို epitaxial အလွှာပေါ်တွင် ထုတ်လုပ်ရမည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ epitaxial အလွှာ၏အရည်အသွေးသည်ကိရိယာ၏စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ်ကြီးမားသောသြဇာလွှမ်းမိုးမှုရှိသည်။ မတူညီသော ပါဝါစက်ပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ခြင်းသည် epitaxial အလွှာ၏ အထူ၊ doping အာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် အပြစ်အနာအဆာများအတွက် ပိုမိုမြင့်မားသော လိုအပ်ချက်များကို ပေးအပ်သည်။

သဖန်းသီး။ 1. doping အာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် unipolar ကိရိယာ၏ epitaxial အလွှာ၏အထူနှင့် ဗို့အားပိတ်ဆို့ခြင်းကြား ဆက်စပ်မှု

SIC epitaxial အလွှာ၏ပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်းများတွင် အဓိကအားဖြင့် ရေငွေ့ပျံခြင်းနည်းလမ်း၊ အရည်အဆင့် epitaxial ကြီးထွားမှု (LPE)၊ မော်လီကျူးအလင်းတန်း epitaxial ကြီးထွားမှု (MBE) နှင့် ဓာတုအငွေ့ပျံခြင်း (CVD) တို့ပါဝင်သည်။ လက်ရှိတွင် ဓာတုအခိုးအငွေ့များ စုပုံခြင်း (CVD) သည် စက်ရုံများတွင် အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုအတွက် အဓိကအသုံးပြုသည့် နည်းလမ်းဖြစ်သည်။

သဖန်းသီး။ 2. epitaxial အလွှာ၏အဓိကပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်းများနှိုင်းယှဉ်

ပုံ 2(b တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း) စောင်းနေသောထောင့်တစ်ခုရှိသော အလွှာတစ်ခုရှိ off-axis {0001} တွင်၊ အဆင့်မျက်နှာပြင်၏သိပ်သည်းဆသည် ပိုကြီးသည်၊ ခြေလှမ်းမျက်နှာပြင်၏အရွယ်အစားသည် သေးငယ်သည်၊ နှင့် crystal nucleation လုပ်ဖို့မလွယ်ကူပါ။ ခြေလှမ်းမျက်နှာပြင်တွင် ဖြစ်ပေါ်သော်လည်း ခြေလှမ်း၏ ပေါင်းစည်းသည့်နေရာ၌ ပို၍ဖြစ်ပွားတတ်သည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ nucleating key တစ်ခုသာရှိသည်။ ထို့ကြောင့်၊ epitaxial အလွှာသည် အလွှာ၏ stacking order ကို ပြီးပြည့်စုံစွာ ပုံတူပွားစေပြီး အမျိုးအစားပေါင်းစုံ အတူယှဉ်တွဲနေထိုင်မှုပြဿနာကို ဖယ်ရှားပေးပါသည်။

သဖန်းသီး။ 3. 4H-SiC အဆင့်ထိန်းချုပ်မှု epitaxy နည်းလမ်း၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်ပုံကြမ်း

သဖန်းသီး။ 4. 4H-SiC အဆင့်ထိန်းချုပ်ထားသော epitaxy နည်းလမ်းဖြင့် CVD ကြီးထွားမှုအတွက် အရေးကြီးသောအခြေအနေများ

သဖန်းသီး။ 5. 4H-SiC epitaxy ရှိ မတူညီသော ဆီလီကွန်ရင်းမြစ်များအောက်တွင် ကြီးထွားနှုန်းကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း။

လက်ရှိတွင်၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxy နည်းပညာသည် ဗို့အားနိမ့်နှင့် အလယ်အလတ်အပလီကေးရှင်းများ (1200 ဗို့အား ကိရိယာများကဲ့သို့) တွင် အတော်လေး ရင့်ကျက်ပါသည်။ အထူ တူညီမှု ၊ doping အာရုံစူးစိုက်မှု တူညီမှုနှင့် epitaxial အလွှာ၏ ချို့ယွင်းချက် ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အတော်လေး ကောင်းမွန်သော အဆင့်သို့ ရောက်ရှိနိုင်ပြီး အခြေခံအားဖြင့် ဗို့အား အလယ်နှင့် အနိမ့်ပိုင်း SBD (Schottky diode)၊ MOS (သတ္တုအောက်ဆိုဒ် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးတာ နယ်ပယ်အကျိုးသက်ရောက်မှု ထရန်စစ္စတာ)၊ JBS ( junction diode) နှင့် အခြားကိရိယာများ။

သို့သော်၊ ဖိအားမြင့်မားသောနယ်ပယ်တွင်၊ epitaxial wafers များသည်စိန်ခေါ်မှုများစွာကိုကျော်လွှားရန်လိုအပ်နေဆဲဖြစ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 10,000 ဗို့ကိုခံနိုင်ရည်ရှိသောကိရိယာများအတွက်၊ epitaxial အလွှာ၏အထူသည် 100μm ခန့်ရှိရန်လိုအပ်သည်။ ဗို့အားနည်းသောကိရိယာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ epitaxial အလွှာ၏အထူနှင့် doping concentration ၏တူညီမှုသည် များစွာကွာခြားသည်၊ အထူးသဖြင့် doping concentration ၏တူညီမှုဖြစ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ epitaxial အလွှာရှိ တြိဂံချို့ယွင်းချက်သည် စက်ပစ္စည်း၏ အလုံးစုံစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပျက်ပြားစေသည်။ ဗို့အားမြင့် အပလီကေးရှင်းများတွင်၊ စက်ပစ္စည်းအမျိုးအစားများသည် epitaxial အလွှာရှိ လူနည်းစု၏ သက်တမ်းတစ်လျှောက် မြင့်မားသောလူနည်းစု၏ တစ်သက်တာလိုအပ်သည့် bipolar ကိရိယာများကို အသုံးပြုလေ့ရှိသည်၊ ထို့ကြောင့် လူနည်းစု၏ သက်တမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်ပါသည်။

လက်ရှိတွင်၊ ပြည်တွင်း epitaxy သည် အဓိကအားဖြင့် 4 လက်မနှင့် 6 လက်မရှိပြီး အရွယ်အစားကြီးမားသော silicon carbide epitaxy ၏အချိုးအစားသည် တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ်တိုးလာပါသည်။ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial စာရွက်၏အရွယ်အစားကို ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ၏အရွယ်အစားဖြင့် အဓိကကန့်သတ်ထားသည်။ လက်ရှိတွင်၊ 6 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာကို စီးပွားဖြစ်ထုတ်လုပ်ထားပြီး၊ ထို့ကြောင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် epitaxial သည် 4 လက်မမှ 6 လက်မအထိ တဖြည်းဖြည်းပြောင်းလဲလာသည်။ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ၏ ပြင်ဆင်မှုနည်းပညာနှင့် စွမ်းရည်တိုးချဲ့မှုတို့နှင့်အတူ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ၏စျေးနှုန်းသည် တဖြည်းဖြည်း ကျဆင်းလာသည်။ epitaxial စာရွက်စျေးနှုန်း၏ဖွဲ့စည်းမှုတွင်၊ အလွှာသည်ကုန်ကျစရိတ်၏ 50% ထက်ပိုသည်ဖြစ်သောကြောင့် substrate စျေးနှုန်းကျဆင်းလာသည်နှင့်အမျှ silicon carbide epitaxial sheet ၏စျေးနှုန်းလည်းကျဆင်းမည်ဟုမျှော်လင့်ရသည်။